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1. Continuation 기반 Virtual Thread​

  • Virtual Thread는 코루틴과 유사한 Continuation 패턴을 사용합니다.
  • Continuation은 프로그램의 실행 상태를 캡처하고 나중에 재개할 수 있게 하는 메커니즘입니다.

1.1 Continuation의 구조​

정보

Continuation은 다음 요소들을 포함합니다:

  • 실행 컨텍스트(스택 프레임)
  • 로컬 변수 상태
  • 프로그램 카운터
class VirtualThreadContinuation {
    private StackFrameInfo[] frames;
    private Map<String, Object> localVariables;
    private int programCounter;
    
    void capture() {
        // 현재 실행 상태 캡처
    }
    
    void resume() {
        // 저장된 상태에서 실행 재개
    }
}

2. 스케줄링 메커니즘​

2.1 Fork/Join 풀 기반 스케줄링​

Virtual Thread는 ForkJoinPool을 사용하여 스케줄링됩니다:

public class VirtualThreadScheduler {
    private static final ForkJoinPool SCHEDULER = 
        new ForkJoinPool(
            Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
            ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
            null,
            true
        );
}

2.2 마운팅과 언마운팅​

노트

Virtual Thread는 Carrier Thread에 동적으로 마운트되고 언마운트됩니다:

  1. 블로킹 작업 발생 시 언마운트
  2. 작업 재개 가능 시 다른 Carrier Thread에 마운트
  3. 컨텍스트 스위칭 최소화

3. Carrier Thread와의 상호작용​

3.1 핀닝(Pinning) 메커니즘​

synchronized void criticalSection() {
    // Virtual Thread가 Carrier Thread에 고정됨
    // 다른 Virtual Thread로 전환 불가
}

3.2 블로킹 처리​

public class VirtualThreadExample {
    public void performIO() {
        // I/O 작업 시작 시
        // 1. 현재 상태를 Continuation으로 저장
        // 2. Carrier Thread에서 언마운트
        FileInputStream.read();  // 블로킹 I/O
        // 3. I/O 완료 시 새로운 Carrier Thread에 마운트
        // 4. Continuation에서 상태 복원
    }
}

4. 코루틴과의 비교​

4.1 구조적 차이점​

팁

Virtual Thread와 코루틴의 주요 차이점:

  • 스코프: Virtual Thread는 전역적, 코루틴은 구조적
  • 상태 관리: Virtual Thread는 자동, 코루틴은 명시적
  • 취소 처리: Virtual Thread는 인터럽트, 코루틴은 취소 신호

4.2 성능 특성​

// Virtual Thread는 블로킹 I/O에 최적화
Future<?> future = virtualThreadExecutor.submit(() -> {
    // 자동 상태 저장 및 복원
    performBlockingIO();
});

// 코루틴은 중단 지점 명시적 지정
suspend fun coroutineExample() {
    // 명시적 중단 지점
    delay(1000)
}

5. 최적화 기법​

5.1 스택 프레임 최적화​

Virtual Thread는 스택 프레임을 힙으로 이동시켜 메모리를 최적화합니다:

class StackFrameOptimization {
    private static class HeapFrame {
        Object[] locals;
        int programCounter;
        HeapFrame previous;
    }
    
    void optimizeStack() {
        // 스택 -> 힙 전환 시
        HeapFrame frame = captureStackFrame();
        storeInHeap(frame);
        // 힙 -> 스택 전환 시
        restoreFromHeap(frame);
    }
}

5.2 컨텍스트 스위칭 최적화​

public class ContextSwitchOptimization {
    void handleBlocking() {
        if (isBlockingOperation()) {
            // 1. 현재 Virtual Thread의 상태 저장
            Continuation cont = captureContinuation();
            
            // 2. Carrier Thread 해제
            unmountFromCarrier();
            
            // 3. 블로킹 작업 완료 후
            // 다른 Carrier Thread에서 재개
            cont.resume();
        }
    }
}

6. 고급 디버깅 기법​

경고

디버깅 시 주의사항:

  • 스택 트레이스가 힙으로 이동된 상태 확인
  • Carrier Thread 전환 추적
  • Continuation 상태 검사
void debugVirtualThread() {
    Thread vThread = Thread.currentThread();
    if (vThread.isVirtual()) {
        System.out.println("Mounted: " + isThreadMounted());
        System.out.println("Carrier: " + getCarrierThread());
        System.out.println("Continuation State: " + 
            getContinuationState());
    }
}